RU2385952C2 - Method of managment by electrical mode of arc furnace - Google Patents

Method of managment by electrical mode of arc furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2385952C2
RU2385952C2 RU2005128033/02A RU2005128033A RU2385952C2 RU 2385952 C2 RU2385952 C2 RU 2385952C2 RU 2005128033/02 A RU2005128033/02 A RU 2005128033/02A RU 2005128033 A RU2005128033 A RU 2005128033A RU 2385952 C2 RU2385952 C2 RU 2385952C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
bath
metal
pellets
heat
Prior art date
Application number
RU2005128033/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Эдгарович Меркер (RU)
Эдуард Эдгарович Меркер
Андрей Анатольевич Гришин (RU)
Андрей Анатольевич Гришин
Александр Иванович Кочетов (RU)
Александр Иванович Кочетов
Денис Александрович Харламов (RU)
Денис Александрович Харламов
Александр Васильевич Сазонов (RU)
Александр Васильевич Сазонов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов"(технологический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов"(технологический университет) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов"(технологический университет)
Priority to RU2005128033/02A priority Critical patent/RU2385952C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2385952C2 publication Critical patent/RU2385952C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: there is defined value of heat emission power of arc in furnace, depending on which it is calculated actual magnitude of heat content of bath and current temperature of metal and also power coefficient of furnace according to measured current strength and voltage fed to graphite electrodes with considering of received values it is selected velocity of discharge of metalised pellets into bath of furnace and it is implemented changing of power coefficient of furnace depending on current temperature of metal and velocity of charging of metalised pellets.
EFFECT: invention provides essential reduction of electrosmelting duration and reduction of power requirement for melting process of steel ensured by more accuracy definition of parametres of heat condition of furnace bath.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрометаллургии, а конкретнее к способу управления электрическим режимом ведения электроплавки стали на основе применения непрерывной подачи металлизованных окатышей в ванну агрегата.The invention relates to electrometallurgy, and more particularly to a method for controlling the electric mode of electric steel smelting based on the use of a continuous supply of metallized pellets into the unit bath.

В процессе ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи в зависимости от расхода металлизованных окатышей в ванну требуется оптимальное соблюдение электрических параметров плавки в зависимости от теплового состояния ванны, определяемого соотношением расхода окатышей в ванну и скорости их плавления по ходу плавки.In the process of melting in an electric arc furnace, depending on the consumption of metallized pellets in the bath, optimal compliance with the electrical parameters of the melting is required depending on the thermal state of the bath, determined by the ratio of the consumption of pellets in the bath and their melting rate during melting.

Для сокращения длительности электроплавки металлизованных окатышей и снижения расхода электроэнергии на процесс управление электрическим режимом должно быть согласованным с режимом загрузки металлизованных окатышей в ванну и скоростью их плавления, что определяется, однако, тепловым состоянием металлической ванны по ходу работы печи.To reduce the duration of electric melting of metallized pellets and reduce the energy consumption for the process, the control of the electrical regime should be consistent with the mode of loading of metallized pellets in the bath and their melting rate, which is determined, however, by the thermal state of the metal bath during the operation of the furnace.

Для достижения высокой эффективности тепловой работы дуговой печи с применением металлизованных окатышей разработаны различные методы управления электрическими режимами, учитывающие тепловые параметры работы печи.To achieve high efficiency of the thermal operation of the arc furnace using metallized pellets, various methods for controlling the electrical conditions have been developed taking into account the thermal parameters of the furnace.

Известен способ управления электрическим режимом дуговой электропечи, включающий измерение температурных параметров печи и изменение коэффициента мощности в процессе плавки от 0,70÷0,80 до 0,55÷0,68 [1].A known method of controlling the electric mode of an electric arc furnace, including measuring the temperature parameters of the furnace and changing the power factor during the melting process from 0.70 ÷ 0.80 to 0.55 ÷ 0.68 [1].

Недостатком указанного способа является невозможность учета при проведении расчетов таких факторов, как изменение расхода металлизованных окатышей в ванну, излучательной способности электрических дуг на футеровку печи, зеркала шлаковой ванны и рабочего пространства агрегата.The disadvantage of this method is the inability to take into account when calculating such factors as the change in the consumption of metallized pellets in the bath, the emissivity of the electric arcs on the lining of the furnace, the slag bath mirror and the working space of the unit.

Кроме того, в качестве температурного параметра принята температура внутренней поверхности футеровки, измерение которой производят в одной-двух точках. Эти показания не могут в полной мере характеризовать тепловую нагрузку на различные участки футеровки, что не позволяет эффективно управлять электрическими параметрами.In addition, the temperature of the inner surface of the lining, which is measured at one or two points, is taken as the temperature parameter. These readings cannot fully characterize the thermal load on various sections of the lining, which does not allow efficient control of electrical parameters.

Наиболее близким к изобретению является способ [2] управления электрическим режимом дуговой печи, основанный на измерении в процессе плавки температуры отходящих газов и изменении коэффициента через 2-7 мин после скачкообразного увеличения температуры газов на 15-30%.Closest to the invention is a method [2] for controlling the electric mode of an arc furnace, based on measuring the temperature of the exhaust gases during the smelting process and changing the coefficient 2-7 minutes after an abrupt increase in gas temperature by 15-30%.

Однако этот способ не пригоден в условиях электроплавки металлизованных окатышей, которые подаются непрерывно через свод печи в ванну из-за существенного колебания температуры отходящих газов, а также резкого изменения режима загрузки окатышей в печь по ходу их плавления в ванне.However, this method is not suitable in the conditions of electric melting of metallized pellets, which are fed continuously through the arch of the furnace into the bath due to a significant fluctuation in the temperature of the exhaust gases, as well as a sharp change in the loading mode of the pellets into the furnace during their melting in the bath.

Кроме того, информация о температуре отходящих из печи газов не отражает в полной мере тепловое состояние ванны, а следовательно, не представляется возможным в этом случае осуществлять эффективное управление электрическими параметрами плавки по ходу плавления окатышей, и тем более является невозможным изменять коэффициент мощности по скачкообразному изменению или увеличению температуры газов. При электроплавках металлизованных окатышей из ванны выделяется большое количество окиси углерода, которая, догорая над ванной при продувке металла кислородом, существенно влияет на характер изменения температуры отходящих газов на выходе из дуговой печи.In addition, information about the temperature of the exhaust gases from the furnace does not fully reflect the thermal state of the bath, and therefore, it is not possible in this case to effectively control the electrical parameters of the melting during the melting of the pellets, and moreover, it is impossible to change the power factor by a step change or an increase in gas temperature. During electrofusion of metallized pellets, a large amount of carbon monoxide is released from the bath, which, burning over the bath when the metal is purged with oxygen, significantly affects the nature of the temperature of the exhaust gases at the exit of the arc furnace.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ управления электрическим режимом дуговой печи при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну (RU 2082763) [3].The closest analogue to the present invention is a method of controlling the electric mode of an arc furnace with a continuous supply of metallized pellets into the bath (RU 2082763) [3].

Задача изобретения - сокращение длительности электроплавки стали и снижение расхода электроэнергии на процесс за счет более точного определения параметров теплового состояния ванны печи.The objective of the invention is to reduce the duration of electric steel and reduce the energy consumption for the process due to a more accurate determination of the thermal state of the furnace bath.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу управления электрическим режимом дуговой электропечи при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну, отличающемуся тем, что определяют величину тепловой мощности излучения дуг в печи, в зависимости от которой рассчитывают фактическую величину теплосодержания ванны Qв и текущую температуру металла tв, а также коэффициент мощности печи по измеренным силе тока и напряжению, подаваемым на графитовые электроды, с учетом полученных значений выбирают скорость загрузки металлизованных окатышей в ванну печи и осуществляют изменение коэффициента мощности печи в зависимости от текущей температуры металла и скорости загрузки металлизованных окатышей для соблюдении условияThe problem is achieved in that according to the method of controlling the electric mode of an electric arc furnace with a continuous supply of metallized pellets into the bath, characterized in that the thermal radiation power of the arcs in the furnace is determined, depending on which the actual value of the bath heat content Q in and the current metal temperature t are calculated in as well as the power factor of the furnace from the measured current intensity and the voltage supplied to the graphite electrodes, taking into account the obtained values selected download speed meth llizovannyh pellets in the bath furnace and the furnace is carried out changing the power factor depending on the current temperature of the metal and metallized pellets loading speed for compliance with the conditions

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Qв - теплосодержание ванны, кВт,where Q in - the heat content of the bath, kW,

ΔН - изменение энтальпии ванны, кВт·ч/т,ΔН - change in the enthalpy of the bath, kW · h / t,

Gок - текущий расход металлизованных окатышей, т/ч, при этом теплосодержание ванны печи находят из выражения

Figure 00000002
, гдеG ok - the current flow rate of metallized pellets, t / h, while the heat content of the furnace bath is found from the expression
Figure 00000002
where

Figure 00000003
- тепловая мощность излучения дуг, кВт,
Figure 00000003
- thermal radiation power of the arcs, kW,

Figure 00000004
- тепловая мощность излучения дуг на футеровку, кВт,
Figure 00000004
- thermal radiation power of the arcs per lining, kW,

Figure 00000005
- потери тепла излучением от шлака в рабочее пространство дуговой печи, кВт.
Figure 00000005
- heat loss by radiation from slag into the working space of the arc furnace, kW.

Текущую температуру металла находят в процессе плавки из выражения

Figure 00000006
,The current temperature of the metal is found in the melting process from the expression
Figure 00000006
,

где Qв - теплосодержание ванны, кВт,where Q in - the heat content of the bath, kW,

Мв - масса металла в ванне печи, кг,M in - the mass of metal in the furnace bath, kg,

св - теплоемкость металла в ванне печи, Дж/(кг·К).with in - the heat capacity of the metal in the furnace bath, J / (kg · K).

Экспериментами на 150 т дуговых печах ОАО «ОЭМК» установлено, что по ходу электроплавки стали при непрерывной подаче в ванну металлизованных окатышей условие, когда

Figure 00000001
, обеспечивает оптимальное согласование режима загрузки окатышей в ванну печи со скоростью плавления окатышей при данном тепловом состоянии ванны, а это, в свою очередь, позволяет с большей точностью находить текущую температуру ванны (металла и шлака) с обеспечением расчета коэффициента мощности печи, который при необходимости изменяют по каналу зависимости от фактической температуры ванны.Experiments on 150 tons of arc furnaces of OEMK OJSC established that along the course of steel electric melting with continuous supply of metallized pellets into the bath, the condition when
Figure 00000001
, provides optimal coordination of the mode of loading pellets into the furnace bath with the melting rate of the pellets at a given thermal state of the bath, and this, in turn, allows more accurate determination of the current temperature of the bath (metal and slag) with the calculation of the furnace power factor, which, if necessary change the channel depending on the actual temperature of the bath.

Это обстоятельство позволяет осуществлять эффективное управление электрическими параметрами плавки (током в электродах, ступенями напряжения и др.), что обеспечивает максимальное излучение электрических дуг на поверхность металла и шлака. На чертеже представлена принципиальная схема реализации предложенного способа управления электрическим режимом дуговой печи.This circumstance makes it possible to effectively control the electrical parameters of the heat (current in the electrodes, voltage steps, etc.), which ensures maximum emission of electric arcs to the surface of the metal and slag. The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the proposed method for controlling the electric mode of an arc furnace.

Предлагаемый способ управления осуществляют следующим образом. В межплавочный период сигналы с датчика веса лома (15) и датчика веса вспомогательных материалов (14) поступают в блок управления (13) управляющей ЭВМ, где они запоминаются.The proposed control method is as follows. In the inter-melting period, signals from the scrap weight sensor (15) and the weight sensor of auxiliary materials (14) are sent to the control unit (13) of the control computer, where they are stored.

В процессе непрерывной загрузки металлизованных окатышей из бункера по конвейерам (8) в воронку (7) и их плавления в печи (1) сигналы с датчика потребляемой активной мощности (5) поступают в блок управления (13) микроЭВМ.During the continuous loading of metallized pellets from the hopper through conveyors (8) into the funnel (7) and their melting in the furnace (1), signals from the sensor of consumed active power (5) are sent to the control unit (13) of the microcomputer.

В зависимости от величины активной мощности (6) микроЭВМ рассчитывает фактическую величину (11) теплосодержания ванны (Qв), текущую температуру металла (tв, °C) в печи и коэффициент мощности (cosφ) агрегата по измеренным силе тока (3) и напряжения (4), подаваемым на графитовые электроды (2), а затем блок управления (13) в ЭВМ выдает сигнал в исполнительный механизм (9) системы загрузки и выбирает скорость загрузки металлизованных окатышей (10) в ванну дуговой печи (1).Depending on the value of the active power (6), the microcomputer calculates the actual value (11) of the heat content of the bath (Q in ), the current metal temperature (t in , ° C) in the furnace and the power factor (cosφ) of the unit according to the measured current (3) and voltage (4) supplied to graphite electrodes (2), and then the control unit (13) in the computer gives a signal to the actuator (9) of the loading system and selects the loading speed of metallized pellets (10) in the bath of the arc furnace (1).

Коррекция скорости загрузки окатышей осуществляется при соблюдении условия, что

Figure 00000007
с тем, чтобы при данной скорости загрузки окатышей в ванну печи обеспечивалась бы соответствующая скорость плавления окатышей для требуемой массы окатышей в печи (Gок, т) и изменения энтальпии (ΔН, кВт·ч/т) загруженного в печь этого материала с нагревом его от исходной температуры до температуры плавления.The correction of the loading speed of the pellets is subject to the condition that
Figure 00000007
so that at a given speed of loading the pellets into the furnace bath, an appropriate rate of melting of the pellets would be ensured for the required mass of pellets in the furnace (G ok , t) and changes in the enthalpy (ΔН, kW · h / t) of this material loaded into the furnace with its heating from the initial temperature to the melting point.

Для соблюдения этих условий фактическая температура металла в ванне печи (tв, °С) должна обеспечивать условие, что

Figure 00000008
, кВт·ч/т, а оптимальное значение температуры (tв, °С) ванны (металла и шлака) обеспечивается соответствующим коэффициентом мощности (cosφ), т.е. выбором ступени напряжения (U, В) и током в электродах (I2, кА).To comply with these conditions, the actual temperature of the metal in the furnace bath (t in , ° C) must ensure that
Figure 00000008
, kW · h / t, and the optimal temperature value (t in , ° С) of the bath (metal and slag) is ensured by the corresponding power factor (cosφ), i.e. the choice of the voltage stage (U, V) and the current in the electrodes (I 2 , kA).

Применение предлагаемого способа управления может позволить более своевременно переходить на электрический режим, обеспечивающий наилучшие условия плавления металлизованных окатышей или другого сырья (например, брикетов) при соблюдении оптимального перегрева металла над ликвидусом (в пределах 50÷100°С), что приводит к снижению расхода электроэнергии на плавку.The application of the proposed control method can allow for a more timely transition to the electric mode, providing the best conditions for the melting of metallized pellets or other raw materials (for example, briquettes) while observing the optimal overheating of the metal above the liquidus (within 50 ÷ 100 ° C), which leads to a reduction in energy consumption for swimming.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа заключается в существенном сокращении длительности плавки (на 5-15 мин) и повышении производительности (на 3-5%) дуговой печи.The economic effect of using the proposed method is to significantly reduce the duration of the heat (5-15 minutes) and increase productivity (3-5%) of the arc furnace.

Список литературыBibliography

1. Галян B.C., Сычев В.А. и др. Производство электростали. Сб. Выб.2. М.: Металлургия. 1973, с.5-8.1. Galyan B.C., Sychev V.A. and others. Production of electric steel. Sat Choice 2. M .: Metallurgy. 1973, p. 5-8.

2. Спелицин Р.И., Рабинович В.Л., Киржнор Д.И. и др. Авт. свид. СССР №1011702. С.21, С 5/52. Бюл. №14. 1983.2. Spelitsin R.I., Rabinovich V.L., Kirzhnor D.I. et al. Auth. testimonial. USSR No. 1011702. C.21, C 5/52. Bull. Number 14. 1983.

Claims (2)

1. Способ управления электрическим режимом дуговой печи при выплавке стали с непрерывной подачей металлизованных окатышей в ванну, отличающийся тем, что определяют величину тепловой мощности излучения дуг в печи, в зависимости от которой рассчитывают фактическую величину теплосодержания ванны Qв и текущую температуру металла tв, определяют коэффициент мощности печи по измеренным силе тока и напряжению, подаваемым на графитовые электроды, с учетом полученных значений выбирают скорость загрузки металлизованных окатышей в ванну печи и осуществляют изменение коэффициента мощности печи в зависимости от текущей температуры металла и скорости загрузки металлизованных окатышей для соблюдения условия
Figure 00000009
,
где Qв - теплосодержание ванны, кВт,
ΔН - изменение энтальпии ванны, кВт·ч/т,
Gок - текущий расход металлизованных окатышей, т/ч, при этом теплосодержание ванны печи находят из выражения
Figure 00000010
,
где
Figure 00000011
- тепловая мощность излучения дуг, кВт,
Figure 00000012
- тепловая мощность излучения дуг на футеровку, кВт,
Figure 00000013
- потери тепла излучением от шлака в рабочее пространство дуговой печи, кВт.1. The method of controlling the electric mode of the arc furnace during steelmaking with the continuous supply of metallized pellets into the bath, characterized in that the thermal radiation power of the arcs in the furnace is determined, depending on which the actual value of the bath heat content Q in and the current metal temperature t in are calculated, the furnace power factor is determined from the measured current strength and voltage supplied to the graphite electrodes, taking into account the obtained values, the loading speed of metallized pellets in the furnace bath is selected and suschestvlyayut furnace power factor change depending on the current temperature of the metal and metallized pellets download speed to meet the conditions
Figure 00000009
,
where Q in - the heat content of the bath, kW,
ΔН - change in the enthalpy of the bath, kW · h / t,
G ok - the current flow rate of metallized pellets, t / h, while the heat content of the furnace bath is found from the expression
Figure 00000010
,
Where
Figure 00000011
- thermal radiation power of the arcs, kW,
Figure 00000012
- thermal radiation power of the arcs per lining, kW,
Figure 00000013
- heat loss by radiation from the slag into the working space of the arc furnace, kW. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущую температуру металла определяют в процессе плавки из выражения
Figure 00000014
,
где Qв - теплосодержание ванны, кВт,
Мв - масса металла в ванне печи, кг,
cв - теплоемкость металла в ванне печи, Дж/(кг·К). 2. The method according to claim 1, characterized in that the current temperature of the metal is determined during the melting process from the expression
Figure 00000014
,
where Q in - the heat content of the bath, kW,
M in - the mass of metal in the furnace bath, kg,
c in - the heat capacity of the metal in the furnace bath, J / (kg · K).
RU2005128033/02A 2005-09-07 2005-09-07 Method of managment by electrical mode of arc furnace RU2385952C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128033/02A RU2385952C2 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Method of managment by electrical mode of arc furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128033/02A RU2385952C2 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Method of managment by electrical mode of arc furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2385952C2 true RU2385952C2 (en) 2010-04-10

Family

ID=42671299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128033/02A RU2385952C2 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Method of managment by electrical mode of arc furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2385952C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567422C2 (en) * 2014-03-11 2015-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of adjustment of electrical melting of in electric arc furnace
EP3858108B1 (en) 2018-09-27 2022-04-27 SMS Group GmbH Method for operating an electric arc furnace

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567422C2 (en) * 2014-03-11 2015-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of adjustment of electrical melting of in electric arc furnace
EP3858108B1 (en) 2018-09-27 2022-04-27 SMS Group GmbH Method for operating an electric arc furnace

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5620030B2 (en) Method and control system for controlling a melting process
RU2571971C2 (en) Control method and system for metal melting and affinage
US5882374A (en) Process for producing foundry iron with an insulated electrode
Makarov Effect of the architecture on energy efficiency of electric arc furnaces of conventional and Consteel designs
RU2385952C2 (en) Method of managment by electrical mode of arc furnace
JP5408417B2 (en) Operation method of electric furnace for ferronickel smelting
JP5535775B2 (en) Power input control method for arc furnace for steel making
JP5555921B2 (en) Electric furnace operation method
Sivtsov et al. Steel semiproduct melting intensification in electric arc furnaces using coordinated control of electric and gas conditions: II. On-line control of the state of the charge and melt zones in electric arc furnaces
Sivtsov et al. Role of the silicon carbide content in the certain workspace zones of furnaces used for smelting silicon and high-silicon ferroalloys
RU2567425C1 (en) Method of steel making in arc-type steel-making furnace
RU2360009C2 (en) Method of steel electrosmelting in arc furnace
Orlov et al. Production of Aluminum–Chromium–Silicon Alloy from Unconditioned Materials
JPH08273826A (en) Computing method for optimum target total quantity of electricity supply for electric furnace and electric furnace installation
Ksiazek et al. Measurement of metal temperature during tapping of an industrial FeSi furnace
RU2567426C1 (en) Arc-type furnace for steel electric melting
RU2576213C1 (en) Device for loading metallized pellets into the arc furnace
RU2567422C2 (en) Method of adjustment of electrical melting of in electric arc furnace
RU2767318C1 (en) Method of melting steel in an arc steel-making furnace of three-phase current of a molding shop
Tuluevskii et al. New possibilities of Consteel furnaces
MX2014008174A (en) A method for melting steel.
Jonker et al. Implementation of Tenova preheating technology at JSC Kazchrome
RU2716906C1 (en) Method of silicon and ferrosilicon melting
RU2567424C1 (en) Method of steel melting out of iron-ore iron-rich pellets in electric arc furnace
CN104862446A (en) Method for smelting ZG35CrMnSi through medium-frequency induction furnace

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140908